Три биополимера готовы совершить прыжок из органического в традиционное сельское хозяйство
Об этом пишет Чинмай Чари в статье, опубликованной на портале www.azom.com по материалам журнала Polymers с открытым доступом.
«Исследователи рассмотрели достоинства и недостатки защиты растений от патогенных грибов с помощью углеводных биополимеров. Они оценили три полисахарида, а именно альгинат, целлюлозу и хитозан, и оценили их применение в защите растений.
Оомицеты и грибы считаются наиболее вредными патогенами сельскохозяйственных культур и представляют собой постоянно растущую угрозу глобальной продовольственной безопасности из-за их способности охватывать новые регионы в результате изменения климата или транспортировки плодовоовощной продукции.
Индустрия защиты растений стала свидетелем быстрого развития после появления первых синтетических фунгицидов в 1940-х годах. Однако их широкое использование фунгицидов также повлекло за собой загрязнение водных и наземных экосистем, подвергаясь критики экологических групп.
Углеводные полимеры могут служить альтернативой традиционным фунгицидам, они легко доступны из природных источников и находят подходящее применение в органическом сельском хозяйстве благодаря нетоксичности и биоразлагаемости.
На сегодня в АПК применяются три распространенных биополимера: альгинат, хитозан и целлюлоза.
Хитозан, поликатионный полимер, полученный из хитина, способен запускать защитные механизмы против патогенов в растениях. Будучи более эффективным против грибов, чем против бактерий, хитозан используется в предуборочной и послеуборочной обработке урожая для подавления микробных инфекций.
Обработка семян покрытием или замачивание семян хитозаном показала торможение спорообразования и роста мицелия и стимуляцию роста проростков. Наночастицы на основе хитозана также эффективно повреждали патоген. Исследования показали, что пищевые хитозановые покрытия могут быть эффективной альтернативой для снижения послеуборочных потерь таких фруктов, как яблоки.
Альгинаты обладают исключительными загущающими и желирующими свойствами, низкой токсичностью, благоприятной биоразлагаемостью и биосовместимостью. Альгинатные покрытия являются эффективным кислородным барьером, стимулируя развитие корневой системы и надземной части растений и тем самым повышая их устойчивость к патогенам. Противогрибные свойства альгинатных покрытий усиливаются добавлением наноматериалов.
Производные целлюлозы часто используются в качестве связующих и носителей средств биоконтроля и активных ингредиентов. Однако они также способны образовывать биоразлагаемые мембраны из растительного материала, действующие как защитные барьеры. Эфиры целлюлозы, например, карбоксиметилцеллюлоза, обычно используются для покрытия семян, покрытия с гидроксипропилметилцеллюлозой, чаще в сочетании с консервантами, применяются для сохранения срока годности овощей и фруктов.
Преимущества и недостатки углеводных биополимеров
Явными преимуществами альгината, целлюлозы и хитозана являются высокая доступность и простота получения, высокая биоразлагаемость и нетоксичность. Минусы: во-первых, они могут быть легко разложены другими микроорганизмами, что делает их срок годности ограниченным. Консервант также необходим для поддержания их биоактивности и биохимических свойств. Во-вторых, из-за различных источников углеводные биополимеры имеют высокую степень полидисперсности и структурной гетерогенности, что затрудняет предоставление достоверной информации об их безопасности и эффективности. В-третьих, получение углеводных биополимеров из сырья дорого.
Исследователи смогли провести различие между свойствами и применением трех биополимеров. Хотя хитозан дорог, его часто используют в качестве противогрибного средства прямого действия.
Альгинат хорошо сочетаем с биоконтролирующими грибами и бактериями.
Целлюлоза – самый дешевый и легкодоступный ресурс, но ее применение требует модификации из-за низкой растворимости в воде и дефицита функциональных групп.
В перспективе фунгицидная активность этих биополимеров должна быть улучшена за счет разработки более эффективных и сложных составов, когда другие противогрибные агенты сочетаются с этими биополимерами. Тем не менее, все эти продукты следует оценить на предмет их токсичности и безопасности до их использования в сельском хозяйстве».
(Источник: www.azom.com. Автор: Чинмай Чари. Фото: Дмитрий Лукьянов).
Интересна тема? Подпишитесь на персональные новости в Я.ДЗЕН | Pulse.Mail.ru | Я.Новости.